Mengapa laser digunakan untuk aplikasi cahaya terkonsentrasi daripada sumber cahaya yang tidak koheren?

Beberapa aplikasi laser hanya terdiri dari memusatkan cahaya ke titik kecil. Dua contoh aplikasi adalah pengelasan dan pemotongan laser. Dalam kasus ini laser CO ₂ sering digunakan yang membutuhkan catu daya yang diatur, sistem pendingin air, dan pasokan gas CO ₂ .

Mengapa aplikasi ini menggunakan laser dan bukan sumber cahaya yang lebih sederhana (mis. Tidak koheren) seperti lampu busur listrik AC?

Ada banyak alasan mengapa cahaya yang sangat monokromatik, seperti yang dipancarkan oleh laser, berguna untuk memberikan sejumlah besar daya ke titik kecil.

Pertama-tama, sumber cahaya yang tidak koheren seperti lampu adalah sumber diperpanjang yang berarti bahwa mereka memancarkan cahaya dari sepotong bahan yang membutuhkan ruang yang terbatas. Saat memfokuskan cahaya ini ke titik tertentu, titik fokus dibatasi oleh ukuran sumber Anda dikalikan dengan pembesaran sistem pencitraan Anda. Ini mungkin terdengar seperti efek kecil, tetapi jika Anda ingin memfokuskan cahaya ke ukuran titik yang sesuai dengan panjang gelombang ( ) itu menjadi penting. Laser, di sisi lain, bertindak seperti sumber titik sejati dan dapat dicitrakan untuk melihat ukuran yang lebih kecil dari panjang gelombang cahaya. $~1\ \mu\text{m}$

Masalah kedua dengan sumber cahaya yang tidak koheren adalah bahwa mereka umumnya memancarkan cahaya ke segala arah. Jadi, bahkan jika Anda dapat menghasilkan jumlah daya optik yang setara, akan jauh lebih sulit untuk mengumpulkan semuanya menjadi sumber collimated yang diperlukan sebelum memfokuskan ke suatu tempat.

Keuntungan akhir dari laser adalah monokromatisitasnya . Ini berguna karena panjang gelombang dapat dipilih secara tepat untuk mencocokkan aplikasi tertentu. Laser CO ₂ , misalnya, memancarkan pada ; yang diserap dengan baik dalam berbagai bahan tetapi tidak semua yang baik dalam logam. Nd: Laser YAG dan harmoniknya (tiga panjang gelombang yang dilabeli sebagai 'laser kondisi padat' pada gambar di bawah), bagaimanapun, diserap dengan baik dalam logam dan dapat digunakan untuk pemrosesan logam. Dengan sumber-sumber yang tidak jelas, cahaya dipancarkan ke berbagai panjang gelombang yang mungkin atau mungkin tidak memperlihatkan sifat-sifat yang diinginkan dalam bahan yang Anda coba proses.$10.6\ \mu\text{m}$

Ini hanyalah tambahan untuk jawaban Chris Mueller.

Ketika Anda berpikir tentang laser, Anda selalu berpikir tentang aperture dengan banyak cermin, lensa, dan optik secara umum. Katakanlah bahwa Anda berhasil membuat sinar terfokus (spektrum luas) pada satu titik, sekarang Anda ingin membawanya ke titik aplikasi. Dengan spektrum yang luas itu tidak akan berfungsi dengan baik, karena sinar akan kehilangan fokus untuk panjang gelombang yang berbeda. saat melewati optik.

Untuk memberi Anda gambaran fenomena optik, lihat sampul album terkenal ini . Anda akan melihat bahwa lampu yang keluar tersebar (sepanjang spektrum) dan kehilangan fokus.

Anda bisa memfokuskan kembali, tetapi itu tidak praktis. Untuk pertimbangan lain, rujuk ke jawaban Chris Mueller.